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第二章 人类遗传病概述
第一节 孟德尔遗传与单基因遗传病
孟德尔(G.J.Mendel)作为遗传学的奠基人,从1856年开始做豌豆杂交及测交实验,并于1865年提出了生物性状是由遗传因子决定的。1909年遗传学家Johannsen提出用“基因”一词取代遗传因子。染色体上成对基因所占的特定位置称为基因座(locus),位于同源染色体上同一基因座的一对基因称为等位基因(allele),某一特定基因座上的一对等位基因的组合类型称为基因型(genotype),基因型在一定环境下形成的可以观察到的性状,称为表型(phenotype)。如果同源染色体上的等位基因彼此相同,称为纯合子(homozygote);如果等位基因彼此不同,称为杂合子(heterozygote)。在杂合状态下所表现的性状,称为显性性状(dominant character),决定显性性状的基因称为显性基因(dominant gene);反之,在杂合状态下未表现出来的性状称为隐性性状(recessive character),决定隐性性状的等位基因称为隐性基因(recessive gene)。
一、遗传的基本规律
1865年,孟德尔在研究豌豆杂交实验时,提出了分离定律和自由组合定律;1910年,摩尔根(Morgan)利用黑腹果蝇进行杂交实验,发现了连锁与互换定律。
(一)分离定律
分离定律(law of segregation)又称孟德尔第一定律,是指生物学性状的形成受同源染色体上等位基因的控制;在生殖细胞形成过程中,等位基因伴随着同源染色体的彼此分离,分别进入不同的生殖细胞;即每个生殖细胞只有亲代成对的同源染色体中的一条,等位基因中的一个。
(二)自由组合定律
自由组合定律(law of independent assortment)又称为独立分配定律或孟德尔第二定律,是指在形成生殖细胞时,同源染色体上的等位基因彼此分离的同时,非同源染色体上的基因可以随机组合。
(三)连锁与互换定律
连锁与互换定律(law of linkage and crossing-over)也称遗传学第三定律,连锁是指位于同一染色体上的基因彼此间是连锁的,构成了一个连锁群(linkage group);在生殖细胞形成过程中,联合在一起传递。互换是指生殖细胞形成时,同源染色体在配对联会时不同对等位基因之间发生交换,使基因连锁群发生重新组合。
一般来说,同源染色体上两对基因之间互换重组率与基因间的距离有关,两对基因之间的距离越远,发生交换的可能性越大,重组率越高。
二、单基因遗传病的遗传方式
单基因遗传病(single-gene disorder,monogenic disorder),是指由一对等位基因单独控制而引起的遗传性疾病,这对等位基因称为主基因。单基因病的传递遵循孟德尔定律,也称为孟德尔遗传病。根据致病主基因所在染色体和等位基因“显性”或“隐性”的性质,将单基因遗传病的遗传方式分为五种:常染色体显性遗传(autosomal dominant,AD);常染色体隐性遗传(autosomal recessive,AR);X连锁显性遗传(X-linked dominant,XD);X连锁隐性遗传(X-linked recessive,XR);Y连锁遗传(Y-linked inheritance)。
【系谱与系谱分析】
临床上研究人类疾病或性状的遗传规律主要采用系谱分析法(pedigree analysis),即通过观察这些性状或疾病在家系后代中的分离或传递方式来进行判断。家系中首先被医师或研究者发现的患有某种遗传病或携带某种性状的成员,称为先证者(proband)。所谓系谱是指从先证者入手,追溯调查其家族各个成员(包括患病个体和健康个体)的亲属关系及疾病或性状的传递、表达和分布,并用特定的符号按一定的格式绘制成图解(图2-1)。通过系谱,可以对家系进行回顾性分析,从而确定某一疾病或性状的形成是否有遗传因素的作用,并分析可能的遗传方式,评估家庭成员的患病风险,从而进行遗传咨询。对某种遗传病或性状进行分析时,应尽可能搜集多个具有相同遗传病或性状的系谱,进行综合分析,以得到正确的判断。
图2-1 系谱分析中的常用符号
系谱分析时应注意以下几点:①调查的人数和代数越多越好,最少应有3代以上的有关患者和家属的情况;②资料的完整性和可靠性,对患者及亲属进行必要的检查,而不是仅凭患者或亲属的口述,力求准确;③注意患者的发病年龄、病情轻重差异、死亡原因及近亲结婚情况等。
(一)常染色体显性遗传病
控制遗传病或性状的基因位于常染色体上,其突变基因呈显性,这种遗传方式称为常染色体显性遗传。人类有许多疾病呈常染色体显性遗传,如软骨发育不全、Huntington舞蹈病、Marfan综合征和家族性高胆固醇血症等。
对常染色体显性遗传来说,杂合子即表现出疾病(或性状),但实际上,由于环境因素的作用,杂合子也有多种表现形式,根据杂合子表型的不同,常染色体显性遗传又分为完全显性、不完全显性、共显性、不规则显性和延迟显性等五种类型。
1.完全显性
在常染色体显性遗传中,显性基因 A完全掩盖了隐性基因 a的作用,使得杂合子(Aa)的表型和显性纯合子(AA)的表型完全相同,称为完全显性(complete dominance);如短指/趾症A1型。
(1)常染色体完全显性遗传的特征(图2-2):
图2-2 常染色体显性遗传病系谱图
①由于致病基因位于常染色体上,因而致病基因的遗传与性别无关,即男女患病机会均等;②致病基因由患病的亲代遗传下来,患者的双亲中必有一个为患者;③患者的同胞和子女有1/2的发病风险;④系谱中可见本病呈连续传递,连续几代都可以看到患者;⑤双亲均无病时,子女一般不会患病,除非发生新的基因突变,多见于突变率较高的遗传病。
(2)婚配类型及子代发病风险的预测:
假如用A代表决定某种显性疾病的致病基因,用a代表其相应正常的隐性等位基因,则在完全显性的情况下,患者的基因型为AA或Aa(实际上大多数为Aa),正常个体的基因型为aa。临床上最常见的是杂合子患者(Aa)与正常个体(aa)之间的婚配,其子女大约有1/2是患者,这对夫妇再生育子女的发病风险为1/2。如果夫妇双方都是杂合子患者(Aa),则子女的发病风险为3/4。如果夫妻一方是纯合体(AA)患者,所生子女均发病。
2.不完全显性
在常染色体显性遗传中,隐性基因也有一定程度的表达,使得杂合子的表型(Aa)介于显性纯合子(AA)与隐性纯合子(aa)之间,即在杂合子Aa中显性基因 A和隐性基因 a的作用均得到一定程度的表现,称为不完全显性(incomplete dominance),也称半显性。
不完全显性遗传病的杂合子(Aa)患者之间婚配时,子代中有1/4是显性纯合体(AA),1/4是正常人(aa),1/2为杂合子。后代中纯合体患者、杂合子患者和正常人的表型比例为1:2:1。例如,软骨发育不全的成年患者多为杂合子,其纯合子后代常因畸形严重而致胚胎死亡或新生儿期夭折。
3.共显性
一对等位基因彼此之间并没有显性和隐性的区别,在杂合状态时,两种基因的作用都能完全表达出来,并独立产生相应的基因产物,这种遗传方式称为共显性(codominance),如人类的ABO血型、MN血型和组织相容性抗原。
ABO血型是由一组复等位基因 I A、 I B和 i所决定的,位于9q34。所谓复等位基因(multiple alleles)是指一个基因座上的等位基因数目有3个或3个以上。对个体的一对同源基因座而言,只能有一组复等位基因中的两个相同或不同的等位基因。复等位基因来源于一个基因位点所发生的多次独立的突变。
I A决定红细胞表面有A抗原,IB决定红细胞表面有B抗原,i决定红细胞表面无抗原A和B。I A和I B对i为显性,I A和I B为共显性。故基因型I Ai和I AI A表现为A型血,基因型I Bi和I BI B表现为B型血,基因型ii表现为O型血,而基因型I AI B表现为AB型血。根据ABO血型的遗传特点,已知双亲的ABO血型,就可以推测出子女可能有和不可能有的血型。这在法医学的亲子鉴定上有一定的作用。
4.不规则显性
不规则显性(irregular dominance)遗传是指由于某种原因,杂合子(Aa)的显性基因不表现出相应的显性性状,或者表现出来,但是表现(病情)程度不同,使得显性性状的传递不规则。在不规则显性遗传中,用外显率和表现度来衡量显性基因在杂合状态下是否表达以及表达的程度。
所谓外显率(penetrance)是指某一显性基因(在杂合状态下)在特定的群体中,能够表达相应表型的比例,常用百分率(%)来表示。外显率为100%时称为完全外显(complete penetrance);外显率低于100%时称为不完全外显(incomplete penetrance)或外显不全。例如,调查多囊肾群体,推测该群体中携带多囊肾基因的个体数为50,但实际患者数为46,那么该群体中多囊肾的外显率为46/50×100%=92%。携带显性基因却不表现出相应表型的个体称为顿挫型(forme fruste)。顿挫型尽管表型正常,但可以把致病的显性基因传给后代,使后代表现出相应表型,从而呈现隔代遗传的现象。
表现度(expressivity)是指在不同遗传背景及环境因素的影响下,相同基因型的个体在性状或疾病的表现程度可能存在显著差异,被认为是引起不规则显性的重要原因。在一个家系中,患病的不同个体即使得到相同的致病基因,但他们的病情程度可以有重度、中度、轻度的不同,称为表现不一致,是AD最常见的特征之一。例如,轴后型多指/趾症A1型,患者可以表现出不同的手/脚多趾、不同的多余指/趾长短程度或不同的软组织增加和掌骨增加程度等。
外显率与表现度是两个不同的概念:其区别在于外显率说明的是基因表达与否,属于“质”的范畴;而表现度说明的是基因在表达前提下其表现程度如何,属于“量”的范畴。
5.延迟显性
延迟显性(delayed dominance)是指带有显性致病基因的杂合子,在出生后并不立刻表现出相应的症状,而是个体发育到一定年龄后才表现出来疾病。延迟显性遗传病致病基因的外显率与年龄相关。例如Huntington舞蹈病、脊髓小脑共济失调1型,这种遗传方式的产生与基因动态突变和遗传印记有关。
(二)常染色体隐性遗传病
一种遗传病或性状的控制基因位于常染色体上,其突变基因是隐性的,这种遗传方式称为常染色体隐性遗传。人类常见的常染色体隐性遗传病包括先天性聋哑、苯丙酮尿症、白化病等。只有隐性致病基因的纯合子才会发病,带有隐性基因的杂合子不发病,但可将隐性致病基因遗传给后代,称为携带者(carrier)。
1.常染色体隐性遗传的特征(图2-3)
图2-3 常染色体隐性遗传病系谱图
①致病基因位于常染色体上,所以疾病的发生与性别无关,即男女发病机会均等;②系谱中通常看不到连续传递,往往是散发的病例;③患者的双亲表型往往是正常的,但均是致病基因的携带者;④患者同胞有1/4的发病风险,表型正常的同胞有2/3的可能性为携带者;⑤近亲婚配时,子女的发病率明显高于随机婚配。
2.婚配类型及子代发病风险
如用a代表隐性致病基因,其相应的正常显性等位基因为A,患者的基因型为aa,纯合子AA或杂合子Aa的表型均正常。如果婚配发生在两个杂合子(Aa×Aa)之间,每次生育患儿的发病风险为1/4;表型正常的子女中有2/3的概率是携带者。如果是杂合子和患者(Aa×aa)之间的婚配,子代1/2是患者,1/2是携带者,这种情况发生在一些发病率高的常染色体隐性遗传患者群或近亲婚配时。如果是杂合子与正常人(Aa×AA)之间的婚配,子代表型均为正常,但其中1/2是携带者。患者与正常个体婚配(AA×aa),其后代全部为肯定携带者。患者间(aa×aa)的婚配,子代无疑全都受累,但这种婚配较为少见。
在分析常染色体隐性遗传病时,有两个问题需要注意:
(1)为什么患者人数占其同胞人数比例常常高于1/4
理论上,AR患者在同胞中的比例为1/4,但在实际调查中患儿在其同胞中所占比例往往高于1/4,造成这种比例偏高的原因是选择偏倚。在AR病中,一对夫妇均为携带者时,他们一生只生一个孩子,如果这个孩子没有病,他们就不会就诊,无患病者的家庭将被漏检,称为不完全确认(incomplete ascertainment);如果这个孩子患病,因就诊而被检出。因此,在多个只生一个孩子的家庭中统计,医师所统计到的子女患AR病比例为100%。
当一对夫妇都是某种AR病的携带者,他们共生两个孩子时,这两个孩子都不患病的概率为3/4×3/4=9/16,在这种情况下,他们就会被漏检,不能列入医师的统计中;两个孩子中有一个孩子发病的概率为1/4×3/4+1/4×3/4=6/16;两个孩子都患病的概率为1/4×1/4=1/16。因此,总的来说,在共生两个孩子的家庭中,子女患AR病的比例不是1/4,而是略接近于1/2。为避免这种情况,可使用一定的数学方法对统计数据进行校正,常用的方法是Weinberg先证者法。这一方法的原理是将先证者从统计中去除,仅计算先证者同胞的患病频率。校正公式为 C= a( r- 1)/ a( s- 1),其中 C为校正后患者同胞的实际发病概率, a为先证者人数, r为先证者同胞中受累的人数, s为同胞的人数。
表2-1为一项对苯丙酮尿症患者家庭的调查表。11个家庭里,总计23名同胞中14人患病,患病率为14/23=0.687,远高于预期的1/4患病率。若将表中的数据代入校正公式计算,则 C=3/12=1/4,符合AR病的再发风险比例。
表2-1 苯丙酮尿症同胞中发病比例的校正(Weinberg法)
(2)为什么在近亲婚配情况下子女中AR病的发病风险增高
近亲是指在3~4代内有共同祖先的个体,近亲个体之间的婚配称为近亲婚配。近亲个体间由于遗传继承的关系,基因相同的可能性比非近亲个体间要高得多。如有共同祖先的两个人婚配,其中一个是携带者时,则另一人很可能也是相同基因的携带者,因此他们生育患儿的机会必然要比随机婚配高。不同个体之间的亲缘关系用亲缘系数(coefficient of relationship)来衡量。亲缘系数是指两个有共同祖先的个体在某一基因座上具有相同等位基因的概率。
一级亲属:
亲缘系数为1/2,包括一个人的父母、子女、同胞,即他们体内的所有基因中有半数是相同的。
二级亲属:
亲缘系数为1/4的亲属,包括一个人父母的父母、子女的子女、父母的同胞和同胞的子女。例如一个人的爷爷、舅舅、侄子等。
三级亲属:
亲缘系数为1/8的亲属。例如,曾祖父母、曾孙(女)、祖父母的同胞、堂兄弟姐妹、表兄弟姐妹等。
通常,一种常染色体隐性遗传病在群体中携带者的频率越低,近亲婚配后代的相对发病风险就越高。所以,某些罕见的常染色体隐性遗传病患者往往是近亲婚配的后代。如果某种AR遗传病,在群体中携带者的频率为1/150,随机婚配生出患儿的风险为1/150×1/150×1/4=1/90 000,但如为表亲婚配,他们生出患儿的概率是1/150×1/8×1/4=1/4 800,两者相差19倍。由此可见近亲婚配的危害性。
(三)X连锁显性遗传病
由性染色体上的基因决定的遗传性状或疾病,在家系世代传递时存在明显的性别差异,其遗传方式称为性连锁遗传(sex-linked inheritance),又称伴性遗传。性连锁遗传分为X连锁遗传和Y连锁遗传。如果一种遗传病或性状的控制基因位于X染色体上,其突变基因又是显性的,这种遗传方式称为X连锁显性遗传。人类常见的X连锁显性遗传病有抗维生素D佝偻病、色素失调症等。
女性X染色体上的致病基因,显性纯合子和杂合子均可以发病,故女性发病率为男性的2倍。由于群体中致病基因频率很低,女性纯合子的概率较小,临床常见的女性患者多为杂合子,由于杂合子还存在一个正常的等位基因,在不完全显性的情况下病情一般比男性轻,且差异较大。另外,由于X染色体随机失活,当带有致病基因的X染色体失活时病情较轻,反之,病情较重。
男性只有一条X染色体,其Y染色体上缺少相对应的等位基因,故男性X染色体上的基因不是成对存在的,称为半合子(hemizygote)。其X染色体上的致病基因都可以表现出相应的症状,且病情较重。在X连锁遗传中,男性的X染色体来自母亲,又只能传递给女儿,不存在男性至男性的传递,称为交叉遗传(criss-cross inheritance)。
1.X连锁显性遗传的特征(图2-4)
图2-4 X连锁显性遗传病系谱图
①女性患者的数目约为男性患者的2倍,但女性患者病情通常较轻;②患者双亲中必有一方患病;如果双亲均不患病,则致病基因为新发突变;③由于交叉遗传,男性患者的女儿均为患者,儿子全部正常,女性杂合子患者的子女中各有1/2的患病风险;④系谱中可看到连续传递现象。
2.婚配类型和子代发病风险
用X A代表X染色体上的显性致病基因,女性患者的基因型为X AX A或X AX a,多为杂合子X AX a,男性患者的基因型为X AY。最常见的婚配类型有男性半合子患者(X AY)与正常女性(X aX a)婚配,后代中女儿都是患者,儿子全部正常。若女性杂合子患者(X AX a)与正常男性(X aY)婚配,其后代男女均有1/2的发病风险。
(四)X连锁隐性遗传病
如果一种遗传病或性状的致病基因位于X染色体上,其突变基因为隐性,这种遗传方式称为X连锁隐性遗传。半合子男性的X染色体上有隐性致病基因,亦表现出疾病;而女性只有当致病基因纯合时才表现出疾病状态,杂合状态下表型正常,但可以作为携带者将突变传递给后代。人类X连锁隐性遗传病较多,如假肥大性肌营养不良、红绿色盲、血友病等。
1.X连锁隐性遗传的特点(图2-5)
①男性患者数目远多于女性患者,在致病基因频率低的疾病家系中仅能看到男性患者。②男性患者的致病基因由携带者母亲传递而来,若母亲不是携带者,则可能源自新发突变,也可能由于母亲的生殖腺嵌合。③携带者母亲再生育时,其儿子有1/2的发病风险,女儿有1/2的概率是携带者。④由于交叉遗传,男性患者的兄弟、外祖父、舅父、姨表兄弟、外甥、外孙等也有可能是患者。⑤如果出现女性患者,其父亲一定也是患者,母亲一定是携带者;也可能由于X染色体丢失或重排导致女性半合子。
图2-5 X连锁隐性遗传病系谱图
2.婚配类型和子代发病风险
若用X a代表致病基因,则男性患者的基因型为X aY,女性患者的基因型为X aX a,女性杂合子携带者的基因型为X AX a。常见的是女性杂合子携带者(X AX a)和正常男性(X AY)之间的婚配,子代中儿子将有1/2发病,女儿不发病,但是1/2为携带者。如果男性半合子患者(X aY)与正常女性(X AX A)之间婚配,所有子女均不发病,但由于交叉遗传,所有女儿均为携带者。少数男性患者(X aY)和女性携带者(X AX a)婚配,子女均有1/2的发病风险。
(五)Y连锁遗传病的遗传
如果一种遗传病或性状的致病基因位于Y染色体上,随Y染色体在上下代传递,其遗传方式为Y连锁遗传。Y连锁遗传的规律较为简单(图2-6),具有Y连锁基因的均为男性,这些基因随Y染色体传递,呈现父传子、子传孙的特点,因此又称为全男性遗传。目前已知Y连锁遗传的疾病较少,如外耳道多毛症。
图2-6 Y连锁遗传病系谱图
三、影响单基因遗传病分析的因素
在分析单基因病的遗传方式中,受遗传背景或环境等因素的影响,某些突变基因的传递不符合孟德尔遗传规律,表现出与经典遗传学说相悖的遗传现象,即非孟德尔遗传。非孟德尔遗传方式在人类疾病的遗传中所占比例较小,是对孟德尔遗传的补充,不仅丰富和深化了遗传学理论,还有助于认识和解决临床上遇到的单基因病问题。
(一)基因多效性
基因的多效性(pleiotropy)是指一个基因可以决定或影响多个性状。个体发育过程中的许多生理生化反应都是相互联系与相互依赖,基因通过控制一系列生理生化反应,从而决定不同性状的形成。因此,一个基因的改变不仅能够直接或间接地影响多个生理生化反应过程,还会引起多种性状的相应改变。例如Marfan综合征,患者既有骨骼系统异常,如身材瘦高、四肢细长、手足关节松弛、蜘蛛指/趾等,又有心血管畸形以及晶状体易位的表现。造成这种多效性的原因,并不是基因本身具有多重效应,而是基因的产物参与体内复杂代谢的结果。
(二)遗传异质性
遗传异质性(genetic heterogeneity)是指同一种遗传性状或疾病可以由不同的遗传基础所决定。可分为基因座异质性(locus heterogeneity)和等位基因异质性(allelic heterogeneity)。
基因座异质性,是指不同基因座上的突变引起同一种遗传病或性状的现象。例如,耳聋、白化病等可以由不同染色体上不同的基因突变引起,表现出不同的遗传方式。
等位基因异质性,同一基因座位上相同基因的不同突变可引起不同性状或疾病的现象称为等位基因异质性。例如, DMD基因发生不同的突变,既可能引起症状严重的Duchenne肌营养不良,也可能引起症状较轻的Becker肌营养不良。
(三)遗传早现
遗传早现(anticipation)是指某些遗传病(通常为显性遗传病)在连续几代的遗传中,发病年龄逐代提前而且病情逐代加重的现象。现已证实遗传早现是由于致病基因的动态突变所引起的。例如遗传性小脑共济失调是一种延迟显性遗传病,发病年龄一般在35~40岁,临床表现早期为行走困难,站立时摇摆不定,语言不清;晚期下肢瘫痪。本病的致病基因 ATXN1的外显子中存在的三核苷酸(CAG) n重复发生了动态突变。动态突变伴随着亲代的传递使得短串联重复序列的拷贝数不断逐代增加,当达到一定倍数后就可发病,病情的严重程度和发病年龄也逐渐加重和提前。重复拷贝数越多,发病越早,病情越重。
(四)从性遗传
从性遗传(sex-influenced inheritance)是指位于常染色体上的基因,由于受到性别的影响而造成的男女表型分布比例的不同或基因表达程度的差异。此现象是由于不同性别的体质差异或体内修饰基因的差异所带来的不同影响。例如,雄激素性脱发Ⅰ型呈常染色体显性遗传,表现为从额角向上或头顶中心向周围进行性对称性脱发。该病与患者体内雄激素水平有关,男性杂合子患者一般在35岁出现秃顶,而女性由于体内雄激素水平较低,故女性杂合子不出现脱发,只有纯合子(AA)才出现较轻的脱发症状,仅为头顶部少量脱发或毛发稀疏、细软等。
(五)限性遗传
限性遗传(sex-limited inheritance)是指位于常染色体上的一些基因,由于基因表达的性别限制,只在一种性别表现,而在另一种性别则完全不能表现。但这些基因均可传给下一代。限性遗传主要是由于解剖学结构上的性别差异造成的,也可能是由于性激素分泌方面的差异限制,因此只在某一性别中发病。例如,女性的子宫阴道积水、男性的前列腺癌等。
(六)遗传印记
生物体的一对同源染色体上的等位基因分别来自父亲和母亲,这些等位基因存在功能上的差异,当它们发生相同改变时,可以引起不同的表型形成,这种现象称为遗传印记(genetic imprinting)。因为存在印记效应,人类一些单基因遗传病的外显率和表现度会因突变基因的亲代来源不同而不同。例如,Huntington舞蹈病,如果致病基因来自母亲,则子女的发病年龄与母亲的发病年龄相同,并且病情也不会加重;如果致病基因由父亲传递而来,则子女的核苷酸重复拷贝数将会在传递中进一步扩增,致使子女的发病年龄比父亲的发病年龄提前,而且病情加重。印记效应的发生可能是由于在精子和卵子的形成过程中,一些基因受到了不同修饰的结果。遗传印记持续存在于一个个体的终生,但它并不是一种永久性的改变,在配子形成过程中,旧的印记会被消除,新生个体会根据性别产生新的印记。例如,父源突变引起的Huntington舞蹈病早发型女性患者,其后代的发病年龄不会再提前,早发型父源效应经过一代的传递即可消失。
(七)拟表型
拟表型(phenocopy)或称表型模拟,是指在个体发育过程中,由于某些营养或环境因素的作用,使个体所产生的表型与某一特定基因所决定的表型相似或相同的现象。拟表型是由环境因素所致,而非生殖细胞的基因突变引起,因而不会遗传给后代。例如,妊娠前3个月中,母亲感染风疹病毒可造成先天性耳聋,风疹病毒对胚胎的表型的影响类似于遗传性耳聋致病基因的作用,为表型模拟。
(八)X染色体失活
Lyon假说认为女性两条X染色体在胚胎发育早期就随机失活了其中一条,即X染色体失活(X chromosome inactivation),也称Lyon化。平均来说,女性一半细胞表现父源X染色体,另一半细胞表现母源X染色体。如有一女性为X连锁杂合子,预期半数细胞中带有致病基因的那条X染色体失活,细胞是正常的;另外半数细胞中带有正常基因的那条X染色体失活,细胞将为致病型。X连锁隐性遗传的血友病或Duchenne肌营养不良的男性患者的杂合子母亲也可受累,这种X连锁隐性遗传的女性杂合子所表现的临床症状是一种所谓的“显示”杂合子。这是因为她体内大部分细胞中带有正常基因的X染色体失活,使得带有隐性致病基因的那条X染色体有活性,从而表现出或轻或重的临床症状。
(九)同一基因可产生显性或隐性突变
研究发现同一基因的不同突变可引起显性或隐性遗传病。例如,非综合征性耳聋基因位点有100多个,其中有5个基因( GJB2、 GJB3、 MYO7A、 TMC1和 TECTA)既表现为显性遗传,又表现为隐性遗传。又如,先天性肌强直是由于骨骼肌氯离子通道-1基因( CLCN1,定位于7q35)突变引起的,甘230谷突变引起Thomsen型先天性肌强直,表现为常染色体显性遗传,而苯丙413半胱突变引起Becker型先天性肌强直,表现为常染色体隐性遗传。
(十)生殖腺嵌合
生殖腺嵌合(gonadal mosaicism)是一个个体的生殖细胞不是纯合的而是嵌合体。生殖腺嵌合产生的一个常见原因是异源嵌合体,即两个精子分别与两个卵细胞受精后发生了融合,结果导致该个体的生殖腺成为由两种不同基因型的细胞群组成的嵌合体;另外,生殖腺细胞突变也可导致生殖腺嵌合体的产生,即在胚胎发育过程中,某个未来的生殖腺细胞发生突变,结果导致该个体的生殖腺细胞成为嵌合体。
通常那些表型正常的双亲存在生殖腺嵌合的情况时,在对体细胞进行遗传检测时,查不到DNA缺陷,但还是有可能生出多个患有相同遗传病的患儿。例如,在某些X连锁隐性遗传的DMD家系中可能会出现基因检测显示患儿的母亲并非携带者,但该母亲却又生出第二个DMD患儿,此时需考虑生殖腺嵌合。
(邓国英)